第二章　第二节　第7课时　化学反应速率与平衡图像(2) 学案 （含答案）—2023-2024学年（人教版2019）高中化学选择性必修1

第7课时　化学反应速率与平衡图像(2)
[核心素养发展目标]　
1.从变化的角度认识温度(压强)、起始投料等相关的图像，分析曲线与平衡移动的关系。
2.通过对图像的分析，构建分析图像的思维模型。
一、温度(压强)的相关图像
1．恒温(恒压)图像
在恒温(恒压)图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量。确定横坐标所表示的量，讨论纵坐标与曲线的关系，或者确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系，即“定一议二”。
(1)反应aA(g)＋bB(g)cC(g)在不同温度下(T1①选一等温线(如T1)，随着压强的增大，C%________，化学平衡________移动，a＋b________c；
②作一等压线(如p3)，温度升高，C%________，化学平衡________移动，正反应是________反应。
(2)反应aA(g)＋bB(g)cC(g)在不同压强下，混合气体中C的含量(C%)与温度(T)的关系图像如图所示：
①选一等压线，随着温度的升高，C%______，化学平衡________移动，ΔH______0；
②作一等温线(如T1)，随着压强的增大，C%________，化学平衡________移动，a＋b______c。
2．速率—压强(或温度)图像
(1)可逆反应mA(g)nB(g)＋pC(s)　ΔH＝Q kJ·mol－1，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图像：
①根据正、逆反应速率与温度的变化曲线，可判断反应的________，则：Q________0；
②根据正、逆反应速率与压强的变化曲线，可判断反应前后________________，则：m______n。
特别注意　图中交点是平衡点，分析温度、压强对化学平衡影响时，一般选择交点之后的曲线的变化来判断。
(2)某可逆反应中，温度的变化对正、逆反应速率的影响如图所示：
根据正、逆反应速率与温度的变化曲线，可判断该可逆反应的正反应为______热反应。
1．某恒容密闭容器中充入一定量SO2和O2进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0，反应速率(v)与温度(T)、SO2的体积分数[V(SO2)%]与压强(p)的关系分别如图甲、乙所示。下列说法不正确的是(　　)
A．图甲中，曲线1表示逆反应速率与温度的关系
B．图甲中，d点表示温度为T0时，反应已经达到平衡
C．图乙中，温度恒定时，a、b两点对应的反应速率：va>vb
D．图乙中，温度恒定时，c点的反应正在向逆反应方向进行
2．T ℃时，对于可逆反应：A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)　ΔH>0。下列各图中正确的是(　　)
二、几种特殊图像
1．平衡曲线
序号 图像示例 方法指导
(1) 对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点(如图)。 平衡曲线上的任意一点均为该条件下达到平衡的点，线外点均未达到平衡。 若未达到平衡的点在该条件下达到平衡过程如图所示：
则：L线的左上方(E点)，A%大于此压强时平衡体系的A%，E点v正　　v逆； L线的右下方(F点)，F点v正　　　　　v逆
(2) 如图所示曲线是其他条件不变时，某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线如图所示： 若未达到平衡的点在该条件下达到平衡过程如图所示：
图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正＞v逆的是点　　　　，表示v正＜v逆的是点　　　　，而点2、4表示v正　　　　v逆
2.拋物线型
(1)对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　ΔH＜0。
①M点前，表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程，则v正______v逆，M点为________，M点后为平衡受温度或压强的影响情况。
②方法指导
拋物线型图像顶(最低)点前未达到平衡，从顶(最低)点向后分析平衡移动情况。
注意　曲线上的每个点是否都达到平衡，往往需要通过曲线的升降或斜率变化来判断，如果未到达平衡则不能使用平衡移动原理，考虑速率变化对纵坐标量的影响，到达平衡以后的点使用平衡移动原理分析。
(2)投料平衡曲线
①反应物不止一种的可逆反应，如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，改变反应物的投料比，当反应物按照n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料时，NH3百分含量最大。
②方法指导
a．投料平衡曲线上的点均为平衡点。
b．投料比等于化学计量数之比时，生成物的含量最大。
注意　横坐标也可能是一种反应物的起始物质的量。
1.已知A(g)＋B(g)2C(g)，反应过程中C的百分含量与温度的关系如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．正反应速率：v(c)>v(d)>v(b)
B．化学平衡常数：K(d)>K(c)
C．c点向d点变化时，v正D．d点状态加入合适的催化剂可使C%增大
2.如图为条件一定时，反应2NO＋O22NO2＋Q(Q＞0)中NO的最大转化率与温度变化关系曲线图，图中有A、B、C、D、E五点，其中表示未达到平衡状态，且v正＜v逆的点是(　　)
A．B和C B．A和E
C．E D．A和C
3.在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是(　　)
A．反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH>0
B．图中X点所示条件下，延长反应时间不能提高NO的转化率
C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO的转化率
D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO的平衡转化率为50%，则平衡常数K>2 000
4．温度为T1时，在1 L密闭容器中按照一定比例充入NO(g)和O2(g)。发生反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)。达到平衡时NO2(g)的体积分数φ(NO2)随的变化如图所示，则A、B、C三点中NO的转化率最大的是________；当＝2.3时，达到平衡时φ(NO2)可能是D、E、F三点中的________。
第7课时　化学反应速率与平衡图像(2)
[核心素养发展目标]　1.从变化的角度认识温度(压强)、起始投料等相关的图像，分析曲线与平衡移动的关系。2.通过对图像的分析，构建分析图像的思维模型。
一、温度(压强)的相关图像
1．恒温(恒压)图像
在恒温(恒压)图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量。确定横坐标所表示的量，讨论纵坐标与曲线的关系，或者确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系，即“定一议二”。
(1)反应aA(g)＋bB(g)cC(g)在不同温度下(T1①选一等温线(如T1)，随着压强的增大，C%减小，化学平衡逆向移动，a＋b②作一等压线(如p3)，温度升高，C%增大，化学平衡正向移动，正反应是吸热反应。
(2)反应aA(g)＋bB(g)cC(g)在不同压强下，混合气体中C的含量(C%)与温度(T)的关系图像如图所示：
①选一等压线，随着温度的升高，C%减小，化学平衡逆向移动，ΔH <0；
②作一等温线(如T1)，随着压强的增大，C%增大，化学平衡正向移动，a＋b>c。
2．速率—压强(或温度)图像
(1)可逆反应mA(g)nB(g)＋pC(s)　ΔH＝Q kJ·mol－1，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图像：
①根据正、逆反应速率与温度的变化曲线，可判断反应的ΔH，则：Q <0；
②根据正、逆反应速率与压强的变化曲线，可判断反应前后气体体积的变化，则：m >n。
特别注意　图中交点是平衡点，分析温度、压强对化学平衡影响时，一般选择交点之后的曲线的变化来判断。
(2)某可逆反应中，温度的变化对正、逆反应速率的影响如图所示：
根据正、逆反应速率与温度的变化曲线，可判断该可逆反应的正反应为吸热反应。
1．某恒容密闭容器中充入一定量SO2和O2进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0，反应速率(v)与温度(T)、SO2的体积分数[V(SO2)%]与压强(p)的关系分别如图甲、乙所示。下列说法不正确的是(　　)
A．图甲中，曲线1表示逆反应速率与温度的关系
B．图甲中，d点表示温度为T0时，反应已经达到平衡
C．图乙中，温度恒定时，a、b两点对应的反应速率：va>vb
D．图乙中，温度恒定时，c点的反应正在向逆反应方向进行
答案　C
解析　d点正、逆反应速率相等，反应处于平衡状态，平衡后温度升高，平衡向逆反应方向移动，故v逆>v正，曲线1表示逆反应速率；图乙中，b点时压强大，反应速率快，p1时达到平衡时SO2的体积分数大于c点时SO2的体积分数，所以c点的反应向生成SO2的方向进行。
2．T ℃时，对于可逆反应：A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)　ΔH>0。下列各图中正确的是(　　)
答案　D
解析　升高温度平衡向正反应方向移动，C的浓度增大，A错误；升高温度平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，增大压强平衡向逆反应方向移动，A的转化率降低，B错误；增大压强正、逆反应速率均增大，C错误；升高温度平衡向正反应方向移动，C的质量分数增大，增大压强平衡向逆反应方向移动，C的质量分数减小，D正确。
二、几种特殊图像
1．平衡曲线
序号 图像示例 方法指导
(1) 对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点(如图)。 平衡曲线上的任意一点均为该条件下达到平衡的点，线外点均未达到平衡。 若未达到平衡的点在该条件下达到平衡过程如图所示：
则：L线的左上方(E点)，A%大于此压强时平衡体系的A%，E点v正>v逆； L线的右下方(F点)，F点v正(2) 如图所示曲线是其他条件不变时，某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线如图所示： 若未达到平衡的点在该条件下达到平衡过程如图所示：
图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正＞v逆的是点3，表示v正＜v逆的是点1，而点2、4表示v正＝v逆
2.拋物线型
(1)对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　ΔH＜0。
①M点前，表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程，则v正＞v逆，M点为平衡点，M点后为平衡受温度或压强的影响情况。
②方法指导
拋物线型图像顶(最低)点前未达到平衡，从顶(最低)点向后分析平衡移动情况。
注意　曲线上的每个点是否都达到平衡，往往需要通过曲线的升降或斜率变化来判断，如果未到达平衡则不能使用平衡移动原理，考虑速率变化对纵坐标量的影响，到达平衡以后的点使用平衡移动原理分析。
(2)投料平衡曲线
①反应物不止一种的可逆反应，如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，改变反应物的投料比，当反应物按照n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料时，NH3百分含量最大。
②方法指导
a．投料平衡曲线上的点均为平衡点。
b．投料比等于化学计量数之比时，生成物的含量最大。
注意　横坐标也可能是一种反应物的起始物质的量。
1.已知A(g)＋B(g)2C(g)，反应过程中C的百分含量与温度的关系如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．正反应速率：v(c)>v(d)>v(b)
B．化学平衡常数：K(d)>K(c)
C．c点向d点变化时，v正D．d点状态加入合适的催化剂可使C%增大
答案　C
解析　温度越高，反应速率越大，则正反应速率v(d)>v(c)>v(b)，A错误；正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，K减小，则化学平衡常数：K(d)2.如图为条件一定时，反应2NO＋O22NO2＋Q(Q＞0)中NO的最大转化率与温度变化关系曲线图，图中有A、B、C、D、E五点，其中表示未达到平衡状态，且v正＜v逆的点是(　　)
A．B和C B．A和E
C．E D．A和C
答案　C
解析　图像中的曲线为平衡线，线上的点都处于平衡状态，v正＝v逆；线以下的各点反应物NO的转化率偏小，反应向右进行，v正＞v逆；线以上的点反应物NO的转化率偏大，反应向左进行，v正＜v逆。所以，图像中的A、D两点，v正＝v逆；B、C两点，v正＞v逆；E点，v正＜v逆。
3.在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是(　　)
A．反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH>0
B．图中X点所示条件下，延长反应时间不能提高NO的转化率
C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO的转化率
D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO的平衡转化率为50%，则平衡常数K>2 000
答案　D
解析　由虚线可知，随温度升高，NO的平衡转化率逐渐降低，说明平衡逆向移动，则NO与O2生成NO2的反应为放热反应，ΔH<0，A项错误；图像中实线的最高点为平衡点，X点未达到平衡，延长时间反应继续向右进行，NO的转化率增大，B项错误；Y点为平衡点，增大O2的浓度，平衡正向移动，可以提高NO的转化率，C项错误；设NO起始浓度为a mol·
L－1，NO的转化率为50%，则平衡时NO、O2和NO2的浓度分别为0.5a mol·L－1、(5.0×10－4－0.25a) mol·L－1、0.5a mol·L－1，该反应的平衡常数K＝＝>
＝2 000，D项正确。
4．温度为T1时，在1 L密闭容器中按照一定比例充入NO(g)和O2(g)。发生反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)。达到平衡时NO2(g)的体积分数φ(NO2)随的变化如图所示，则A、B、C三点中NO的转化率最大的是________；当＝2.3时，达到平衡时φ(NO2)可能是D、E、F三点中的________。
答案　A　F
解析　总物质的量一定时，氧气的浓度越大，NO的转化率越大，故A点最大。两者按2∶1充入时，NO2的体积分数最大，当比值增大后，二氧化氮的体积分数减小，当＝2.3时，达到平衡时φ(NO2)可能是F点。